UltraSPARC

L'UltraSPARC est un micro-processeur développé par Sun Microsystems et fabriqué par Texas Instruments. Il implémente le jeu d'instructions SPARC V9. Il a été mis sur le marché en 1995. Il fut le premier micro-processeur de Sun Microsystems qui implémenta ce jeu d'instruction. Marc Tremblay participa à sa création.

Microarchitecture

L'UltraSPARC est un micro-processeur superscalaire capable de gérer ses instructions dans le désordre (Exécution out-of-order). Il est en mesure de traiter quatre instructions en parallèle. Il possède un pipeline d'exécution d'une profondeur de 8 étages.

Unité fonctionnelle

L'unité d'exécution a été simplifié comparé au SuperSPARC pour obtenir de plus grande fréquence. Un exemple de simplification est l'unité arithmétique et logique (UAL) qui n'a pas été connecté en cascade comme ce fut le cas sur le SuperSPARC.

Le micro-processeur posséde 32 registres 64 bits. Combiné avec ses fenêtres de registres (l'UltraSPARC en posséde 8), le processeur arrive à un total de 144 registres. Le processeur possède aussi sept registres d'entrées et 3 registres de sorties. Les registres donnent aussi accès à deux unités arithmétiques et logiques mais aussi l'unité d'accès à la mémoire. Les deux UALs sont en mesure de faire des opérations d'arithmétiques, de logiques et de décalages de bits. Une restriction étant qu'une seule des deux UALs peut faire les opérations de multiplication et division.

Ce processeur possède aussi une unité de calcul à virgule flottante découpées en 5 parties :

• une unité pour la gestion des additions et soustraction
• une pour les multiplications
• une pour les divisions et les racines carrées
• deux unités pour l'exécution des instructions SIMD définie par le Visual Instruction Set (VIS). Le tableau de registre pour les opérations en virgules flottantes sont aux nombres de 32 registres de 64 bits. 5 sont consacrés aux ports d'entrées et 3 aux ports de sortie.

Cache

L'UltraSPARC a deux niveaux de cache : primaire et secondaire. Le primaire est lui même constitué de deux parties : un cache pour les instructions, un autre pour les données. Les deux ont une capacité de 16Ko.

L'UltraSPARC nécessite aussi l'utilisation d'un cache secondaire externe. Ce cache est unifié et peut avoir une capacité comprise en 512 Ko et 4 Mo et est de type direct-mapped. Les données en cache sont accessible en un seul cycle. Le cache externe se compose de mémoire SRAM synchrone cadencé à la même vitesse que le micro-processeur (l'utilisation d'un ratio multiplicateur n'est pas supporté). Il est accessible via le bus de données.

Fabrication

Il se compose de 3, 8 millions de transistors. Il fut fabriqué à l'aide du procédé CMOS EPIC-3 de Texas Instrument avec une finesse de gravure de 0.5 µm et 4 niveaux de métal. L'UltraSPARC ne fut pas fabriqué avec procédé BiCMOS car selon Texas Instruments, le procédé ne s'appliquait pas bien en gravure 0.5 µm et n'offrait que peu d'avantage en terme de performance. Le procédé fut en premier lieu peaufiné sur le TI MVP (processeur de signal numérique ou DSP) avec une spécification revue à la baisse surtout au niveau du nombre de couche de métal (3 niveaux au lieu de 4) et une finesse de gravure de 0.55 µm, avant d'être appliqué à l'UltraSPARC pour éviter de répéter les erreurs qui avaient été rencontré avec le SuperSPARC.

Conditionnement

L'UltraSPARC se présente sous la forme d'une matrice de billes en plastique (PBGA en anglais) et est constituée de 521 contacteurs.

Références

• Greenley, D. et al. (1995). "UltraSPARC : The next generation superscalar 64-bit SPARC". Proceedings of Compcon'95 : pp. 442–451.
• Gwennap, Linley (3 October 1994). "UltraSparc Unleashes SPARC Performance". Microprocessor Report , Volume 8, Number 13.
• Gwennap, Linley (5 December 1994). "UltraSparc Adds Multimedia Instructions". Microprocessor Report .

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UltraSPARC IV UltraSPARC VI UltraSPARC T1 UltraSPARC T2 OpenSPARC

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